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論文

Temperature-dependent hardening contributions in CrFeCoNi high-entropy alloy

Naeem, M.*; He, H.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Lin, W.*; Kai, J.-J.*; Wu, Z.*; Lan, S.*; Wang, X.-L.*

Acta Materialia, 221, p.117371_1 - 117371_18, 2021/12

We studied the deformation behavior of CrFeCoNi high-entropy alloy by in situ neutron diffraction at room temperature, intermediate low temperature of 140 K, low temperatures of 40 K (no serrated deformation) and 25 K (with massive serrations). The contributions from different deformation mechanisms to the yield strength and strain hardening have been estimated. The athermal contributions to the yield strength were $$sim$$183 MPa at all temperatures, while the Peierls stress increased significantly at low temperatures (from 148 MPa at room temperature to 493 MPa at 25 K). Dislocations contributed to $$sim$$94% strain hardening at room temperature. Although the dislocation strengthening remained the major hardening mechanism at very low temperatures, the planar faults contribution increased steadily from 6% at room temperature to 28% at 25 K.

論文

Martensitic transformation in CrCoNi medium-entropy alloy at cryogenic temperature

Naeem, M.*; Zhou, H.*; He, H.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Lan, S.*; Wu, Z.*; Zhu, Y.*; Wang, X.-L.*

Applied Physics Letters, 119(13), p.131901_1 - 131901_7, 2021/09

We investigated the in situ deformation behavior of the CrCoNi medium-entropy alloy at a cryogenic temperature of 140 K and compared it with deformation at room temperature. The sample exhibited higher strength and larger ductility at the cryogenic temperature. The CrCoNi alloy remained single-phase face-centered cubic at room temperature, while deformation at 140 K resulted in a martensitic transformation to the hexagonal close-packed structure. The phase transformation, an additional deformation mechanism to stacking faults, twinning, and dis- location slip, resulted in a higher work hardening at cryogenic temperature. The study addresses the structure metastability in the CrCoNi alloy, which led to the formation of epsilon-martensite from the intrinsic stacking faults.

論文

Stacking fault driven phase transformation in CrCoNi medium entropy alloy

He, H.*; Naeem, M.*; Zhang, F.*; Zhao, Y.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Wang, B.*; Wu, X.*; Lan, S.*; Wu, Z.*; et al.

Nano Letters, 21(3), p.1419 - 1426, 2021/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:0(Chemistry, Multidisciplinary)

In CrCoNi, a so-called medium-entropy alloy, an fcc-to-hcp phase transformation has long been anticipated. Here, we report an in situ loading study with neutron diffraction, which revealed a bulk fcc-to-hcp phase transformation in CrCoNi at 15 K under tensile loading. By correlating deformation characteristics of the fcc phase with the development of the hcp phase, it is shown that the nucleation of the hcp phase was triggered by intrinsic stacking faults. The confirmation of a bulk phase transformation adds to the myriads of deformation mechanisms available in CrCoNi, which together underpin the unusually large ductility at low temperatures.

論文

Deformation of CoCrFeNi high entropy alloy at large strain

Wang, B.*; He, H.*; Naeem, M.*; Lan, S.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Nie, Y.*; Wang, X.-L.*; 他7名*

Scripta Materialia, 155, p.54 - 57, 2018/10

 被引用回数:35 パーセンタイル:95.89(Nanoscience & Nanotechnology)

The deformation behavior of an equi-atomic face-centered-cubic CoCrFeNi high entropy alloy was investigated by in-situ neutron diffraction under tensile loading up to 40% applied strain. A three-stage deformation behavior was fully captured by lattice strain and texture evolution. In spite of the chemical complexity, the deformation in CoCrFeNi is dominated by dislocation activities. Analysis of diffraction and microscopy data shows that the deformation progresses from dislocation slip to severe entanglement, where a sharp increase in dislocation density was observed. The neutron diffraction data, corroborated by transmission electron microscopy analysis, provided microscopic insights of the previously reported three-stage hardening behavior.

論文

Influence of pH, competing ions, and salinity on the sorption of strontium and cobalt onto biogenic hydroxyapatite

Handley-Sidhu, S.*; Mullan, T. K.*; Grail, Q.*; Albadarneh, M.*; 大貫 敏彦; Macaskie, L. E.*

Scientific Reports (Internet), 6, p.23361_1 - 23361_8, 2016/03

 被引用回数:42 パーセンタイル:87.89(Multidisciplinary Sciences)

微生物起源アパタイトは、Sr$$^{2+}$$およびCo$$^{2+}$$の吸着において、非生物的に合成したアパタイトよりも優れた性能を示した。微生物起源アパタイトの有する非晶質のCaリン酸塩の表面が、その原因である。したがって、生物起源アパタイトは、汚染地下水の浄化材料として優れている。

論文

Uranium binding mechanisms of the acid-tolerant fungus ${{it Coniochaeta fodinicola}}$

V$'a$zquez-Campos, X.*; Kinsela, A. S.*; Collins, R. N.*; Neilan, B. A.*; 青柳 登; Waite, T. D.*

Environmental Science & Technology, 49(14), p.8487 - 8496, 2015/07

 被引用回数:20 パーセンタイル:63.58(Engineering, Environmental)

本論文は、ウラン鉱山の処理水試料から単離された、好酸性/耐酸性菌の菌株によるウランの吸着や結合挙動を研究したものである。菌株の生存率は、溶液からウランを除去する容量に決定的に依存することがわかった。実際に、2時間の反応で、生きた菌は乾燥重量で16mg U/gのウランを除去し、死滅した菌は45mg U/gを除去した。さらに10分間の酸による洗浄でウランの20$$sim$$50%は溶出・除去された。X線吸収分光の結果はウランの結合は細胞の生存率に大きく依存しており、生きた細胞では、炭素やリン原子との距離は同様であったが、秩序だったウランの結合環境が見られた。レーザー分光と組み合わせることで、菌細胞死によって放出されたと考えられる有機酸およびリン酸塩, 多糖類は、この系において最初のウランの結合を決定づけることがわかった。この結果は、フロントエンドにおける湿式精錬法においてウランの金属イオン封鎖作用を理解する重要な進展である。

論文

Speciation of iodine isotopes inside and outside of a contaminant plume at the Savannah River Site

Schwehr, K. A.*; 乙坂 重嘉; Merchel, S.*; Kaplan, D. I.*; Zhang, S.*; Xu, C.*; Li, H.-P.*; Ho, Y.-F.*; Yeager, C. M.*; Santschi, P. H.*; et al.

Science of the Total Environment, 497-498, p.671 - 678, 2014/11

 被引用回数:10 パーセンタイル:36.54(Environmental Sciences)

pHを制御する溶媒抽出法と加速器質量分析(AMS)を組合せることにより、環境水中の$$^{129}$$I/$$^{127}$$I同位体比をヨウ素化学種(ヨウ化物イオン,ヨウ素酸イオン,有機体ヨウ素)別に定量する簡便な試料前処理法を開発した。本法は、試料水のイオン強度による影響を受けにくいことから、幅広い特性の環境水試料に適用できることが期待される。本法を米国サバナリバーサイトの地下水分析に適用して測定した$$^{129}$$I濃度を、既報の分析法(溶媒抽出-ガスクロマトグラフ質量分析法)と比較し、分析法の確かさを評価した。さらに同地域において、地下水中の$$^{127}$$I及び$$^{129}$$I濃度とそれらの化学種の空間分布を、地下水中のpH,酸化還元電位,有機物濃度等の地球化学的指標と合わせて解析した。結果として、同地域の地下水中の$$^{129}$$I/$$^{127}$$I比や$$^{129}$$I化学種は、強いpH依存性を示しながら変化することがわかった。

論文

Bacterial production of organic acids enhances H$$_{2}$$O$$_{2}$$-dependent iodide oxidation

Li, H.-P.*; Yeager, C. M.*; Brinkmeyer, R.*; Zhang, S.*; Ho, Y.-F.*; Xu, C.*; Jones, W. L.*; Schwehr, K. A.*; 乙坂 重嘉; Roberts, K. A.*; et al.

Environmental Science & Technology, 46(9), p.4837 - 4844, 2012/03

 被引用回数:41 パーセンタイル:77.61(Engineering, Environmental)

微生物活動が土壌-地下水間の$$^{129}$$I輸送に与える役割を理解するため、米国サバナリバーサイト(SRS)核施設のF地域から単離した天然由来のバクテリアについて、ヨウ素酸化機構について議論した。多くの種類のバクテリアについて、有機ヨウ素の主な前駆物質である三ヨウ化物イオンの液体培地中での生成率を観察したところ、その濃度は過酸化水素(H$$_{2}$$O$$_{2}$$)の存在により2倍から10倍に高められることが確認された。さらに、液体培地中のペルオキシダーゼ活性及び有機酸濃度の時間変化から、(1)微生物によって排泄される有機酸とH$$_{2}$$O$$_{2}$$との反応により、酸化剤過酸化カルボキシル酸が生成することと、(2)有機酸の排泄に伴い培地中のpHが低下すること、の2つの機構がヨウ素の酸化を促進させうることが示唆された。

論文

Parallel filtering in global gyrokinetic simulations

Jolliet, S.; McMillan, B. F.*; Villard, L.*; Vernay, T.*; Angelino, P.*; Tran, T. M.*; Brunner, S.*; Bottino, A.*; 井戸村 泰宏

Journal of Computational Physics, 231(3), p.745 - 758, 2012/02

 被引用回数:11 パーセンタイル:60.56(Computer Science, Interdisciplinary Applications)

In this work, a Fourier solver is implemented in the global Eulerian gyrokinetic code GT5D and in the global Particle-In-Cell code ORB5 in order to reduce the memory of the matrix associated with the field equation. This scheme is verified with linear and nonlinear simulations of turbulence. It is demonstrated that the straight-field-line angle is the coordinate that optimizes the Fourier solver, that both linear and nonlinear turbulent states are unaffected by the parallel filtering, and that the $$k_parallel$$ spectrum is independent of plasma size at fixed normalized poloidal wave number.

論文

Sequestration and remobilization of radioiodine ($$^{129}$$I) by soil organic matter and possible consequences of the remedial action at Savannah River Site

Xu, C.*; Miller, E. J.*; Zhang, S.*; Li, H.-P.*; Ho, Y.-F.*; Schwehr, K. A.*; Kaplan, D. I.*; 乙坂 重嘉; Roberts, K. A.*; Brinkmeyer, R.*; et al.

Environmental Science & Technology, 45(23), p.9975 - 9983, 2011/12

 被引用回数:55 パーセンタイル:83.41(Engineering, Environmental)

米国サバナリバーサイト(SRS)におけるFエリア廃液貯水池近傍の土壌への放射性ヨウ素-129($$^{129}$$I)の蓄積過程と化学種の変化機構を明らかにするため、溶存無機ヨウ素を含む水と土壌との接触を模した室内実験を行った。添加した溶存無機態ヨウ素の72$$sim$$77%が不可逆的に土壌中に取り込まれ、残りはコロイド状及び溶存有機態のヨウ素として再輸送しうることがわかった。異なる酸化・還元環境及びpH条件での実験結果を比較すると、土壌へのヨウ素の取り込み率は特に強酸性条件(pH=3$$sim$$4)下で高く、酵素(ラクトペルオキシダーゼ)添加時はより高いpH条件(pH$$geq$$5)で取り込み率が増加した。以上のことから、当該地域では、(1)土壌中でのヨウ素の有機化は放射性ヨウ素の吸収・再輸送の両方に作用すること,(2)低pH領域では無機化学的な酸化還元反応が、高pH領域では微生物による有機化が放射性ヨウ素の蓄積を制御していること、が示唆された。

論文

Is soil natural organic matter a sink or source for mobile radioiodine ($$^{129}$$I) at the Savannah River Site?

Xu, C.*; Zhang, S.*; Ho, Y.-F.*; Miller, E. J.*; Roberts, K. A.*; Li, H.-P.*; Schwehr, K. A.*; 乙坂 重嘉; Kaplan, D. I.*; Brinkmeyer, R.*; et al.

Geochimica et Cosmochimica Acta, 75(19), p.5716 - 5735, 2011/10

 被引用回数:55 パーセンタイル:85.84(Geochemistry & Geophysics)

米国サバンナリバーサイト(SRS)のFエリア廃液貯水池近傍において、土壌中の安定ヨウ素($$^{127}$$I)及び放射性ヨウ素-129 ($$^{129}$$I)濃度と有機物の特性との関係について解析し、同地域における土壌有機物がヨウ素の移動性に与える影響について議論した。人工淡水,アルカリ,グリセロール、及びクエン酸-アルカリ溶液を用いて土壌有機物を段階的に抽出し、各抽出画分に含まれる($$^{127}$$I)及び($$^{129}$$I)濃度,腐植度,官能基組成,分子量,疎水性を測定した。ヨウ素は土壌中の低分子量(10kDa以下)の芳香族化合物に選択的に取り込まれることがわかった。さらに、($$^{129}$$I)の大部分は低分子量(13.5-15kDa)の両親媒性の有機物として流出しうることがわかった。これらの結果から、土壌有機物はSRSの($$^{129}$$I)の吸収源と放出源の両方の役割を果たしていることが示唆され、その作用は地下水中のpH等の環境要因によって変化すると推測された。

論文

Factors controlling mobility of $$^{127}$$I and $$^{129}$$I species in an acidic groundwater plume at the Savannah River Site

乙坂 重嘉; Schwehr, K. A.*; Kaplan, D. I.*; Roberts, K. A.*; Zhang, S.*; Xu, C.*; Li, H.-P.*; Ho, Y.-F.*; Brinkmeyer, R.*; Yeager, C. M.*; et al.

Science of the Total Environment, 409(19), p.3857 - 3865, 2011/09

 被引用回数:50 パーセンタイル:81.1(Environmental Sciences)

米国サバナリバーサイトのFエリア廃液貯水池近傍における地下水中の安定ヨウ素($$^{127}$$I)及び放射性ヨウ素-129($$^{129}$$I)について、化学種別の分布を調査した。地下水中の$$^{129}$$I濃度は、貯水池直近の観測点では8.6Bq/Lで、貯水池からの距離とともに減少した。$$^{129}$$Iと同様に貯水池から地下水に流入すると考えられるトリチウム濃度は、貯水池近傍で高かったものの、下流域では$$^{129}$$Iとは異なる地理的分布を示した。貯水池から流入するとは考えられない$$^{127}$$Iも、貯水池直近の観測点で有意に高い濃度が検出された。地下水中の$$^{127}$$I濃度は$$^{129}$$Iのそれとよく似た地理的分布を示し、いずれも貯水池上流の「非汚染地域」では有意な濃度は検出されなかった。貯水池付近で見られた高い$$^{129}$$Iと$$^{127}$$I濃度は、この地域の土壌中に蓄積された$$^{129}$$Iが、最近16年間での地下水のpH上昇に伴って流出されたものであると推測された。

論文

Transport and turbulence with innovative plasma shapes in the TCV tokamak

Labit, B.*; Pochelon, A.*; Rancic, M.*; Piras, F.*; Bencze, A.*; Bottino, A.*; Brunner, S.*; Camenen, Y.*; Chattopadhyay, P. K.*; Coda, S.*; et al.

Proceedings of 23rd IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2010) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/03

We present recent results on turbulence measurements in TCV L-mode plasmas. The transport reduction at negative triangularity (compared to positive triangularity) is reflected in the reduction of the temperature fluctuation level, in the low frequency part of the spectrum (30-150 kHz), measured by correlation ECE in the outer equatorial plane. The TEM induced transport computed from nonlinear gyrokinetic simulations is shown to decrease with decreasing triangularity and increasing collisionality. First results of an experimental scenario to reach the H-mode regime at negative triangularity in TCV are presented. Then, we report on an innovative divertor magnetic configuration: the snowflake (SF) divertor as opposed to the classical single-null (SN) divertor. For ELMy SF plasmas, the strike-point properties (density, temperature, fluctuation level,...) are studied with Langmuir probes (LPs) and compared with those of a SN configuration obtained within the same discharge.

論文

Gyrokinetic simulations of turbulent transport; Size scaling and chaotic behaviour

Villard, L.*; Bottino, A.*; Brunner, S.*; Casati, A.*; Chowdhury, J.*; Dannert, T.*; Ganesh, R.*; Garbet, X.*; G$"o$rler, T.*; Grandgirard, V.*; et al.

Plasma Physics and Controlled Fusion, 52(12), p.124038_1 - 124038_18, 2010/11

 被引用回数:17 パーセンタイル:59.53(Physics, Fluids & Plasmas)

This paper presents some of the main recent advances in gyrokinetic theory and computing of turbulence. A past controversy regarding the finite size (finite $$rho^*$$) effect in ITG turbulence has now been resolved. Now, both Eulerian and Lagrangian global codes are shown to agree and to converge to the flux-tube result in the $$rho^*$$ $$rightarrow$$ 0 limit. It is found, however, that an appropriate treatment of geometrical terms is necessary. Turbulent processes are characterized by a chaotic behavior, often accompanied by bursts and avalanches. Performing ensemble averages of statistically independent simulations, starting from different initial conditions, is presented as a way to assess the intrinsic variability of turbulent fluxes and obtain reliable estimates of the standard deviation.

論文

System size effects on gyrokinetic turbulence

McMillan, B. F.*; Lapillonne, X.*; Brunner, S.*; Villard, L.*; Jolliet, S.; Bottino, A.*; G$"o$rler, T.*; Jenko, F.*

Physical Review Letters, 105(15), p.155001_1 - 155001_4, 2010/10

 被引用回数:84 パーセンタイル:93.18(Physics, Multidisciplinary)

The scaling of turbulence-driven heat transport with system size in magnetically confined plasmas is re-examined using first-principles based numerical simulations. Two very different numerical methods are applied to this problem, in order to resolve a long-standing quantitative disagreement, which may have arisen due to inconsistencies in the geometrical approximation. System size effects are further explored by modifying the width of the strong gradient region at fixed system size. The finite width of the strong gradient region in gyroradius units, rather than the finite overall system size, is found to induce the diffusivity reduction seen in global gyrokinetic simulations.

論文

Global nonlinear electromagnetic simulations of tokamak turbulence

Bottino, A.*; Scott, B. D.*; Brunner, S.*; McMillan, B. F.*; Tran, T. M.*; Vernay, T.*; Villard, L.*; Jolliet, S.; Hatzky, R.*; Peeters, A. G.*

IEEE Transactions on Plasma Science, 38(9), p.2129 - 2135, 2010/09

 被引用回数:24 パーセンタイル:71.36(Physics, Fluids & Plasmas)

The particle-in-cell code ORB5 is a global gyrokinetic turbulence simulation code in tokamak geometry. It solves the gyrokinetic equation in the whole plasma core, including the magnetic axis. A field-aligned filtering procedure and sophisticated noise/control and heating operators allow for accurate simulations. Recently, the code ORB5 has been extended to include self-consistent perpendicular magnetic field perturbations. The inclusion of magnetic perturbations allows for a comprehensive study of finite $$beta$$ effects on microinstability. In this paper, we present the first linear and nonlinear code results concerning electromagnetic effects on tokamak microinstabilities.

論文

Monte Carlo modelling of Germanium detectors for the measurement of low energy photons in internal dosimetry; Results of an international comparison

G$'o$mez-Ros, J.-M.*; de Carlan, L.*; Franck, D.*; Gualdrini, G.*; Lis, M.*; L$'o$pez, M. A.*; Moraleda, M.*; Zankl, M.*; Badal, A.*; Capello, K.*; et al.

Radiation Measurements, 43(2-6), p.510 - 515, 2008/02

 被引用回数:25 パーセンタイル:85.11(Nuclear Science & Technology)

本報告は、欧州線量評価委員会が膝などの骨格に長期残留するアメリシウム計測法の向上を目的として実施したCONRADプロジェクト"膝ファントム中アメリシウム体外計測に関するモンテカルロモデリングの国際相互比較"の結果を述べたものである。本相互比較の結果、シミュレーションによりゲルマニウム検出器の波高分布を評価する場合、検出器のディメンジョン,材質,密度のみならず、ジオメトリや線源についても詳細な情報をもとにモデル化することが必要であることを確認した。

論文

A Global collisionless PIC code in magnetic coordinates

Jolliet, S.*; Bottino, A.*; Angelino, P.*; Hatzky, R.*; Tran, T. M.*; McMillan, B. F.*; Sauter, O.*; Appert, K.*; 井戸村 泰宏; Villard, L.*

Computer Physics Communications, 177(5), p.409 - 425, 2007/09

 被引用回数:159 パーセンタイル:98.57(Computer Science, Interdisciplinary Applications)

グローバルプラズマ乱流シミュレーションコードORB5について報告する。コードの大きな特徴は、直線磁力線座標を用い磁力線に沿ったフーリエフィルターを適用することによる数値ノイズ低減や時間ステップ幅の伸長により、処理性能を大幅に向上させたことである。また、もう一つの特徴は任意の軸対称理想MHD平衡配位を取り扱えることである。帯状流の解析解、及び、ほかのコードとの線形及び非線形テストにおいてコードの妥当性を検証した。

論文

Status of the design and safety project for the sodium-cooled fast reactor as a generation IV nuclear energy system

丹羽 元; Fiorini, G.-L.*; Sim, Y.-S.*; Lennox, T.*; Cahalan, J. E.*

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10

設計・安全性プロジェクト管理委員会(Design & Safety Project Management Board, DSPMB)がGenIVのナトリウム冷却炉運営委員会の下に設置され、候補となる炉の炉心設計、システム設計、安全評価や諸R&D活動の統合化を進める役割を負うこととなった。このためDSPMBは必要なR&D活動を集約し、今後数年間の活動計画をまとめた。ループ型MOX燃料炉とタンク型金属燃料炉が候補として挙げられており、活動内容にはこれらを対象とした上記設計や評価の他、革新的システムの検討評価、安全評価を支える評価手法の開発等も含まれている。これらを適宜実施していくことによりDSPMBはNa冷却炉運営委員会がGen-IVの目標に対する解を示すための強力な支援を果たす。

論文

Monitoring of potential environmental effects of oil exploration in the Sea of Okhotsk and distribution of artificial radionuclides in the Sea of Japan

Tkalin, A. V.*; Lishavskaya, T. S.*; Belan, T. A.*; Karasev, E. V.*; 外川 織彦

Pacific Oceanography, 1(1), p.42 - 52, 2003/08

ロシア極東水理気象研究所では、日本,韓国及び米国の研究機関と協力して、沿岸域を含む北西太平洋縁辺海における海洋環境汚染に関する広範な調査研究を実施している。ここでは、オホーツク海及び日本海で実施した調査研究の成果のいくつかを紹介する。本論文は、(1)サハリン島陸棚における調査,(2)日本海における放射能調査,(3)ペーター大帝湾における放射能調査、という3つの部分で構成され、原研は(2)の部分の海洋調査,放射能分析及びデータ解析に参加した。原研と極東水理気象研究所が協力して実施した1999$$sim$$2000年日本海海洋調査の結果によると、海水及び海底土試料における$$gamma$$線放出核種,Sr-90及びPu-239, 240の放射能濃度は低く、地球規模の大気フォールアウトに起因していると考えられる。これらの調査航海で得られたデータは、ほかの研究グループによって過去に実施された調査研究の結果と同程度であった。

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